發射機房監控系統實用性改造

張學新，袁 軍

（河南省廣播電視發射臺，河南 鄭州 450003）

1 引言

河南省廣播電視發射臺發射機房原來只有2套電視節目，隨著電視事業的發展現已增至6套。近年來，雖然對監控系統等鏈路信號進行過改動，但隨著光纖信號、數字微波信號、SDH環網信號、衛星信號以及控制監控傳輸線的增多，原有的系統功能已不能滿足現階段信號傳輸和監控的要求[1-2]。根據現實情況和安全播出工作的需要,河南省廣播電視發射臺在充分利用原有系統的基礎上，本著經濟性、安全性、實用性的原則對控制室信號系統進行了改造。

2 對信號監控系統的整合

改造前，機房監控系統較為單一，僅有傳輸系統和接收系統2部分組成，而且原有系統布線相互交叉，且電源插座又混用在一起，極易造成事故。改造中充分考慮到現有傳輸設備的特點以及存在的問題，整個系統由電源供電系統、信號傳輸系統、信號切換系統、無線接收系統、信號報警系統5部分組成。并對整個系統的信號進行重新設計布局，系統的信號流程如圖1所示，采取以下具體措施:

1）將傳輸設備和信號走向進行了重新分類，分組排列，貼加標簽，盡量簡單明了，避免了原來整個信號系統線混在一起、電源互不獨立的狀況。

2）將整個系統機架、解碼器、分配器、切換器、監測儀器等進行了接地處理，并對之進行等電位連接，以防止雷電和設備自身故障對系統的影響。

3）對NEC控制桌的利用。由于NEC主備發射機下撥到地市臺使用，因而NEC控制桌就閑置了下來，該控制桌長1.3 m、寬1.3 m、高1.2 m,左邊面板安裝有18 cm監視器和6011示波器各1臺，然而右邊面板空間并沒有利用，而且經過實際測量，LZ0301B音視頻切換器為標準 2U 機箱（482mm×300mm×88mm），重量 5 kg，6臺切換器組合在一起正好放在控制面板上，非常方便值班員手動切換信號，這就為設計和布局提供了想象空間。經過精心設計，不僅用自制支撐架解決了設備通風對流散熱問題，而且解決了中一、河一、河二、河四、河五和數字微波切換器布局問題，如圖2所示。

4）對原監視墻的利用。原鋁合金監視墻長4.8 m、高2.8 m、寬0.8 m，擺放在控制室中央，經過加工，將銀灰色鋁塑板貼在面板上，并在鋁合金每層支架內徑中安裝上線槽，并將顯示器掛件用螺絲固定在設計位置，并標明頻道符號。這樣一來，不僅解決了14臺液晶顯示器的掛放問題，更有利于信號線路的進出，并且對原有的電源走線進行了打壓實驗，確認耐壓無誤后，繼續使用，但發現20個電源插頭接點簧片接觸不太理想，于是全部進行了更換，使之符合用電要求。

3 對控制監控室電源的改造

控制監控室原來僅有電工房一路市電電源，2006年7月該系統因外電的閃斷和本身問題而引起過空氣開關跳閘，進而影響到了光纖信號向本臺上行站的傳輸。這一沉痛的教訓，給這次改造提出了更高的要求，經過分析和討論，認為采取以下方法較為妥當：

1）從上行站UPS機房引入220 V電源作為光端機、視頻分配器、信號切換器、工控計算機等設備的供電電源。此種方法優點是可為本臺節約UPS電源購置費用，提高上行站UPS電源的利用率，實現機房設備優勢互補；缺點是供電線路長,不易鋪設電纜，需要對控制室供電系統進行改進。

2）考慮到上行站的用電安全，在盡量減小UPS電源用電負荷情況下，把電工房送入的市電作為14臺大屏幕監視器供電電源，這樣一來不僅可以有效解決UPS電源負荷過重問題，延長供電時間，而且還能為信號系統提供備份電源。

3）經過計算，機房小信號設備用電負荷不足1 kW，相對于60 kV·A的UPS電源來說，不足以影響到上行站的用電安全，但如何實現市電和UPS電源轉換,這才是改造工作的重中之重。經過查找技術資料，多次試驗和綜合考慮，用最簡單的雙向繼電器作為控制器，完成了上述兩路電源的轉換。此系統由J2C4-22雙向繼電器、手動開關、五聯空氣開關3部分組成，其原理如圖3所示。

（1）當UPS電源送出220 V電壓后，J2C4-22線包輔接點A1，A2吸合，J2C4-22繼電器接點J13和J14導通，J43和J44導通，常開接點變為常閉接點。接點J21和J22斷開，J31和J32斷開，常閉接點變為常開接點。手動開關接點J3和J4帶電，兩相電壓通過手動開關J1和J2接點送入五聯空氣開關，此時由五聯空氣開關供電的設備均為UPS電源供電。

（2）當UPS電源出現故障時，J2C4-22線包輔接點A1，A2釋放，繼電器接點J43和J44、接點J13和J14變為常開接點；繼電器接點J21和J22、接點J31和J32又變為常閉接點，市電經手動開關接點J5和J6送入，J3和J4仍然帶電，兩相電壓仍然通過手動開關J1和J2接點送入五聯空氣開關，此時由五聯空氣開關供電的設備均為市電供電。其間繼電器倒換時間僅0.2 s，幾乎同步，即可迅速完成電源倒換。

（3）當J2C4-22出現故障時，值班員可手動操作開關，將手動開關觸點由接點J3和J4轉入接點J5和J6，完全脫開繼電器將市電直接接入，由接點J5和J6通過接點J1和J2送入五聯空氣開關供電。這樣，該系統又多了一種應急手段。

上述系統不僅解決了電源的自動切換問題，而且投入非常小，既安全又可靠。該系統自投入運行以來，沒有出現過任何問題，不僅為本臺節約了資金，還確保了安全播出。

4 信號自動切換系統的設計與安裝

為了確保信號的安全，在解決多路信號源的同時，選用了LZ0301B音視頻自動切換裝置。該切換器主要有以下特點：1）三路輸入，一分四輸出；2）掉電時主信號輸入通道與輸出通道直通；3）當主信號出現故障時，自動輸出備份信號；4）若主信號出現故障時，報警燈出現閃爍，同時蜂鳴器報警。其主要技術指標增益穩定度為0.5 dB%100℃，隔離度優于65 dB，信噪比大于75 dB，幅頻特性視頻±0.5 dB。

在安裝中將5套自動切換器送入信號進行了規范，第1路固定為光纖信號，第2路固定為數字微波信號，第3路固定為SDH環網信號。這不僅解決了信號的主備排列問題，而且還避免了各信號源的混淆，更有利于信號維護，如圖4所示。由于移動電視信號為ASI數字信號源，因而，通過SDH環網網絡適配器將其直接送入20頻道數字激勵器，可滿足要求。

對時間撥碼開關進行了調試，當第1路信號出現故障時，使之在最短時間內快速向第2路轉換。2009年11月鄭州市鄭花路魏河進行水利工程改造，在施工中將本臺12芯光纖鏟斷，此時自動切換系統自動將數字微波信號和SDH環網信號切出，5套節目均沒有造成任何停播事故，為安全播出提供了保障。

制作各種長短不一音頻電纜接頭20余根，以便在特殊情況下應急使用。2009年國慶60周年前夕2CH全固態發射機噪聲突然增大，經查發現是切換器到發射機激勵器輸入端電纜短路引起，由于此電纜在地口槽內鋪設，查找起來非常困難，立即使用備用線將光纖信號直接接入發射機，避免了停播事故。

在做音頻電纜頭的時候，由于設備生產廠家的不同，卡農音頻電纜頭接地也不一樣，因此一定要細心測量所使用設備切換器輸入輸出接地端子，并且所有音頻電纜頭接地端子應與之一致,否則可能會引起輸出信號的不平衡，使聲音過小。另外，還要用絕緣套管將焊接點隔開，避免長期插拔引起接線短路和碰撞出現無聲或交流聲情況發生。

5 自動報警系統的設計和安裝

由于機房節目套數的不斷增多，目前需要監聽、監看的節目點多達20多路，各種監聽聲音圖像混合在一起，不僅給值班員帶來視覺疲勞，也給值班員帶來了極大的精神壓力。根據實際情況，安裝了發射機房自動報警系統裝置。

發射機房自動報警系統安裝在機房主控室內，值班員坐在大廳內就可直接監看6套節目的播出情況，當節目源和發射機出現故障時,該系統根據采集信號電平跳變和噪聲變化等情況快速進行報警，提醒值班員采取措施，起到了防患于未然的作用。系統主要由工控機、數據采集線、控制應用軟件、大屏幕液晶顯示裝置4部分組成，其原理是將機房光纖信號、數字微波信號、SDH環網信號、衛星信號、無線接收信號等進行采集，然后送入計算機進行數據處理，來實現音視頻信號的自動報警。

機房多路音視頻監測自動報警系統有以下功能：1）具有多畫面實時監看功能；2）具有故障報警功能，主要包括圖像丟失、圖像黑屏、圖像靜幀和伴音丟失等；3）具有數據記錄及錄像功能；4）具有數據查詢及錄像回放功能；5）具有系統的設置功能。并且各路視音頻畫面可任選一路固定監聽,并能根據不同故障情況發出報警提示，其原理如圖5所示。

為了實現對6套電視節目主用信號源的采集,在原有系統基礎上又增加了3臺分配器將6套節目采集信號分別送入工控機,使各套節目輸出電平完全滿足采樣要求。為了實現對開路RF信號的采集，專門對射頻天線進行了改裝，制作了全頻道接收天線一副，經過調試，使輸入的最低電平達到了75 dB，完全滿足了多路解調器的需要，采用了DB-08多路解調器分別解出5路視頻信號和5路音頻信號，一并送入610H工控機。另外用機頂盒接收移動電視節目，解調出模擬視音頻信號，送入工控機，使采集的信號完全滿足工控機的要求。

這樣，不管是信號監聽、監看還是接收，值班員可以根據實際情況設置各種信號故障的監測門限和監測時段，自動報警系統可根據設置的情況，負責將12路電視節目的聲音、畫面、監測信息和報警信息實時地顯示給機房值班人員。以9CH為例，當圖像信號出現丟失或黑屏時，液晶大屏幕會顯示9CH圖像丟失或圖像黑屏的提示和聲音告警，值班人員可迅速采取措施，參考應急預案進行處理，如圖6所示。另外，該系統獨立運行，當出現故障時，不對控制室其他系統構成任何影響。

上述方法不僅加快了值班員的判斷速度，也提高了值班員的操作準確度，使之根據應急預案要求進行操作，既有針對性，又避免了盲目性，更有利于安全播出。2008年3月，19CH頻道凌晨3點出現掉高壓故障，報警系統快速報警，提醒值班員對發射機進行檢查，迅速處理了故障，由于此時間段是值班員最容易忽視的時間，正是該系統的自動報警才避免了發射機停播。

在安裝該系統時，考慮到下一步發射機要整體搬遷，主要對信號源和開路接收部分進行了采集，將來搬入新塔后，計劃對發射機激勵器、變頻器、功放盤、耦合器等信號進行采集，全面實現計算機網絡管理，確保設備的安全運行。

6 小結

通過對該系統的改造，不僅實現了信號的自動切換，電源的自動倒換，故障的自動報警，而且大大減輕了值班員的壓力，使值班員坐在值班室就可觀察到設備的運行情況，不僅利用了設備，節約了數萬資金，還鍛煉了隊伍，為下一步機房搬入新塔積累了經驗。該系統經過兩年運行，沒有出現過任何問題，確保了設備安全播出，真正體現了廣電總局提出的“高質量、不間斷、既經濟、又安全”的12字方針。

[1]史廣生.發射機監控系統的通信故障及改進措施[J].電視技術，2010，34（2）：73-74.

[2]夏利民，李世駿，金玉.廣電機房監控系統的設計與開發[J].電視技術，2010，34（4）：86-89.